(57)【要約】【課題】  トナーの消費量を増加させないで、感光体ドラム表面上の付着物を研磨することができる摺擦装置を提供することにある。また、簡単な構造で、摺擦装置の圧接による感光体ドラムの負荷変動を抑制し、画像劣化の発生を抑制することができる摺擦装置を提供することである。【解決手段】  本実施形態では、摺擦ローラ２０の芯金部２０ａが磁界を発生させる部材で構成されている。ここでは、芯金部２０ａから発生した磁界によりトナーが摺擦ローラ２０の表面に引き寄せられ、これらのトナーを研磨材として軸の周りに形成された弾性摺擦部材２０ｂにより感光体ドラム２表面を研磨摺擦して、感光体ドラム２の表面に付着した付着物のクリーニングを行うことができる。また、芯金部２０ａの形状は、軸の長手方向において、中心部２０１の直径が両端部２０１ａ，２０１ｂの直径より大きく設定することにより、中心部２０１と両端部２０１ａ，２０１ｂにおける感光体ドラム２の表面に対する研磨力の均一化を図ることができる。【選択図】      図３
2006017850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラム上の付着物を磁性トナーで研磨摺擦してクリーニングする摺擦装置であって、
前記感光体ドラムの軸に沿って回転可能に配置され、磁界を発生させる部材で構成された軸と、
前記軸の周りに形成され、表面が前記感光体ドラムの表面に摺擦可能な摺擦部材と、
を備えた感光体ドラムの摺擦装置。
【請求項２】
前記芯金部は、軸方向において、中心部の直径が両端部の直径より大きい請求項１に記載の感光体ドラムの摺擦装置。
【請求項３】
前記軸の両端に配置された磁気シールからなる軸受部をさらに備えている、請求項１または２に記載の感光体ドラムの摺擦装置。
【請求項４】
前記磁気シールは円筒状の永久磁石で構成されている請求項３に記載の感光体ドラムの摺擦装置。
【請求項５】
前記感光体ドラムはアモルファスシリコン系感光体である、請求項１に記載の感光体ドラムの摺擦装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の感光体ドラムの摺擦装置、特に感光体ドラム上の付着物を磁性トナーで研磨摺擦してクリーニングする摺擦装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置では、感光体ドラムの周辺に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段等が設けられている。そして、帯電手段によって感光体ドラムに帯電が行われた後、露光手段によって露光が行われて感光体ドラム表面に静電潜像が形成され、現像手段によって現像される。その後、現像されたトナー画像は転写手段により転写材上に転写され、さらに定着手段により定着され、画像形成された転写材が排出部に排出される。感光体ドラムに残留した残留現像剤は、クリーニング手段によりクリーニングされる。
【０００３】
このような画像形成過程において、帯電手段による放電過程でＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が発生し、これらが感光体ドラム表面に付着する。また、記録紙の添加剤や紙粉などが感光体ドラム表面に付着する。これらのイオン生成物、紙粉等は、画像形成装置内の水分を吸着し、感光体ドラムの表面抵抗を低下させる場合がある。このため、電荷が感光体の表面に沿って移動しやすくなり、いわゆる像流れ現象が発生することにより、画像の乱れが生ずる。有機感光体ではその表面が比較的柔らかいため、クリーニング手段が表面を摺擦する際に、有機感光体の表面が削れるとともにその表面に付着したイオン生成物や紙粉等も除去される。
【０００４】
しかし、ａ−Ｓｉ系感光体は表面硬度が有機感光体より高く、クリーニング手段がａ−Ｓｉ系感光体表面を摺擦する際に、感光体の表面がほとんど削れることがないため、表面の微細な窪み等に付着したイオン生成物や紙粉等はクリーニング手段によって除去しがたい。したがって、ａ−Ｓｉ系感光体では上述したイオン生成物などによる高湿時における像流れ現象等の現象が特に発生しやすい。上述した現象はモノクロ画像形成装置のみならず近年採用が増えつつあるカラー画像形成装置においても発生する場合がある。
【０００５】
このような高湿時における像流れ現象による画像の乱れを防止するため、感光体ドラム内にヒーターを設け、感光体ドラム表面を加熱させることでイオン生成物が吸収した水分を離脱させ、高湿環境における感光体ドラム表面の抵抗低下を抑える方法が提案されている。また、クリーニング装置に発泡ウレタンゴムなどの弾性体で構成された摺擦ローラを配設し、磁性トナーを研磨剤として感光体ドラムの表面を研磨摺擦する方法が提案されている。さらに、摺擦ローラ表面の研磨目が感光体ドラム表面に対して逆目になるように配置して、感光体ドラム表面を研磨する研磨力を向上させる方法が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２３１３００号公報
【特許文献２】特開平１１−２９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２０００−２３１３００号公報に記載の方法では、発泡ウレタンゴムなどの弾性体で構成された摺擦ローラを配設し、磁性トナーを研磨剤として感光体ドラムの表面を研磨摺擦するようにしている。ここで、感光体表面に付着したＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物をトナーで研磨摺擦するためには、研磨剤が添加されたトナーが感光体表面と摺擦部材との摺擦部に付与されることが必要となり、通常は画像形成後の未転写トナーで賄うこととしている。しかし、低印字率画像が長期間形成され続けると未転写トナーが少なくなり、研磨剤としてのトナー不足を補うためにトナーを摺擦部に補給する制御が必要となる。したがって、画像形成を行わないにもかかわらずトナーの消費が必要となり、トナー消費量が増大する問題がある。
【０００７】
特開平１１−２９９６に記載の摺擦ローラは、摺擦ローラの軸の直径が軸方向において均一である。しかし、図６に示すように、摺擦ローラ２０’の軸２０ａ’の直径が軸方向において均一である場合は、摺擦ローラ２０’が感光体ドラム表面を摺擦する際、摺擦ローラ２０’の軸２０ａ’の両端部における研磨力が大きく、軸２０ａ’の中心部の研磨力が低い傾向を示しており、摺擦ローラの軸方向における研磨力は不均一である。そこで、軸中心部の研磨力を向上させるために摺擦ローラの圧接力を上げると、軸の両端部の圧接力もそれにしたがって上がることとなり、摺擦ローラの感光体ドラムに対する圧接力が大きくなり、感光体ドラムの回転に大きな負荷変動を発生させることとなる。この感光体ドラムの負荷変動に起因して、感光体ドラムの回転ムラが発生し、トナー画像が形成された転写材上に画像濃度のむら、画像のジッタ等による画像の劣化が発生する。
【０００８】
また、摺擦ローラの軸の端部は軸受部によりユニットフレームに支持されているが、軸受部にトナーが進入することにより摺擦ローラの回転トルクが上昇することがある。
本発明の目的は、トナーの消費量を増加させないで、感光体ドラム表面上の付着物を研磨することができる摺擦装置を提供することにある。また、簡単な構造で、摺擦装置の圧接による感光体ドラムの負荷変動を抑制し、画像劣化の発生を抑制することができる摺擦装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る感光体ドラムの摺擦装置は、感光体ドラム上の付着物を磁性トナーで研磨摺擦してクリーニングする摺擦装置であって、軸と摺擦部材とを備えている。軸は、感光体ドラムの軸に沿って回転可能に配置され、磁界を発生させる部材で構成されている。摺擦部材は、軸の周りに形成され、表面が感光体ドラムの表面に摺擦するものである。
通常、感光体表面に形成されたＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物を研磨摺擦するためには、研磨剤が添加された未転写トナーが感光体表面と摺擦部材との摺擦部に提供される必要がある。しかし、低印字率画像が長期間形成され続けると未転写トナーが少なくなり、研磨剤としてのトナー不足を補うためにトナーを摺擦部に補給する制御が必要となる。したがって、画像形成を行わないにもかかわらずトナーの消費が必要となり、トナー消費量が増大する。そこで、この摺擦装置では、磁性を有するトナーで画像形成が行われた後、感光体ドラムのクリーニングを行う際、軸から発生した磁界により磁性トナーを摺擦装置の表面に引き寄せるようにしている。これにより、これらのトナーを研磨剤として、摺擦部材により感光体ドラム表面を研磨摺擦して、感光体ドラムの表面に付着した付着物のクリーニングを行うことができる。したがって、低印字率画像が長期間形成され続けたために未転写トナーが少ない場合でも、研磨剤としてのトナーをわざわざ補充する必要がなく、トナーの消費量を節約することができる。
【００１０】
請求項２に係る感光体ドラムの摺擦装置は、請求項１の摺擦装置において、芯金部は、軸方向において、中心部の直径が両端部の直径より大きい。
摺擦部材の軸方向において、芯金部の中心部の直径と両端部の直径が同一である場合、摺擦ローラが感光体ドラム表面を摺擦する際、軸方向において、両端部における研磨力が大きく、軸の中心部の研磨力が低くなる。そこで、軸中心部の研磨力を上げるために摺擦装置の圧接力を上げると、軸の両端部の圧接力もそれにしたがって上がることとなる。このため、摺擦装置の感光体ドラムに対する圧接力が大きくなり、感光体ドラムの回転に大きな負荷変動を発生させることとなる。
【００１１】
そこでこの装置では、芯金部を軸方向において、中心部の直径が両端部の直径より大きく設定している。これにより、芯金部の中心部に発生する撓みの影響を抑えることができる。したがって、摺擦装置の軸の中心部と両端部における感光体ドラム表面に対する研磨力の均一化を図ることができ、装置全体の寿命を延長させることができる。また、従来の摺擦装置のように、摺擦装置の圧接力を上げる必要がなくなり、感光体ドラムの回転に大きな負荷変動が生じなくなるため、感光体ドラムの回転ムラによる画像劣化の発生を抑えることができる。
【００１２】
請求項３に係る感光体ドラムの摺擦装置は、請求項１または２の摺擦装置において、軸の両端に配置された磁気シールからなる軸受部をさらに備えている。
摺擦装置の軸は軸受により支持されているが、摺擦部材の表面に沿ってトナーが軸の両端側に移送され、このトナーが軸方向両端部から外部に漏出して、装置本体内部に飛散する場合がある。また、軸受部にトナーが進入することにより摺擦ローラの回転トルクが上昇することがある。
【００１３】
この装置では、摺擦装置の軸両端の軸受部に磁気シールを設けており、摺擦ローラの軸も磁界を発生させる部材で構成されている。したがって、このような磁気シール部材は、摺擦部材の軸部材との対向面が着磁されており、摺擦装置の軸部材と磁気シール部材との間に磁力線に沿ってトナーの穂立ちによる磁気ブラシが形成され、軸受部にトナーが進入することを抑制することができる。したがって、トナーが摺擦装置の軸方向両端部から外部に漏出して、装置本体内部に飛散することを抑制することができる。また、摺擦装置の軸両端の軸受部にトナーが進入することにより、摺擦装置の回転トルクが上昇することを防ぐことができる。
【００１４】
請求項４に係る摺擦装置は、請求項３の摺擦装置において、磁気シールは円筒状の永久磁石で構成されている。
ここでは、円筒状の永久磁石を磁気シールとして使用することにより、磁気シールの軸受け部へのトナー進入を防止する効力を上げることができる。また、この永久磁石により摺擦装置の軸の芯金部を磁化させることができ、低コストの簡単な構造で軸の芯金部に磁界を発生させることができる。
【００１５】
請求項５に係る摺擦装置は、請求項１に記載の摺擦装置において、感光体ドラムはアモルファスシリコン系感光体である。
一般に、有機感光体はその表面が比較的柔らかいため、クリーニングブレードなどで表面を摺擦する際に、その表面が削れるとともにその表面に付着したイオン生成物や紙粉等も除去されるが、ａ−Ｓｉ系感光体は表面硬度が高いため、通常のクリーニングブレードでは表面の微細な窪み等に付着したイオン生成物や紙粉等を除去しがたい。そのためこの発明のような構造が必要となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、摺擦装置の軸が磁界を発生させる部材で構成されている。ここでは、軸から発生した磁界によりトナーを摺擦装置の表面に引き寄せられ、これらのトナーを研磨剤として、摺擦部材により感光体ドラム表面を研磨摺擦して、感光体ドラムの表面に付着した付着物のクリーニングを行うことができる。したがって、低印字率画像が長期間続けられたために、未転写トナーが少ない場合でも、研磨剤としてのトナーをわざわざ補充する必要がなく、トナーの消費量を節約することができる。
【００１７】
また、摺擦装置の軸方向において、中心部の直径を両端部の直径より大きく設定することにより、摺擦装置の軸の中心部と両端部における感光体ドラム表面に対する研磨力の均一化を図ることができ、装置全体の寿命を延長させることができる。また、従来の摺擦装置のように、摺擦装置の圧接力を上げる必要がなくなり、感光体ドラムの回転に大きな負荷変動が生じなくなるため、感光体ドラムの回転ムラによる画像劣化の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態が採用された画像形成装置の全体の断面図である。ほぼ直方体形状を有するカラー画像形成装置１のほぼ中央にａ−Ｓｉ系感光体を用いた感光体ドラム２が配設されている。感光体ドラム２の周囲には、帯電装置３、イエロー現像装置４、マゼンタ現像装置５、シアン現像装置６、ブラック現像装置７、中間転写体８、及びクリーニング装置９が配置されている。イエロー現像装置４、マゼンタ現像装置５、シアン現像装置６は、それぞれイエロートナーカートリッジ１０、マゼンタトナーカートリッジ１１、シアントナーカートリッジ１２を有している。中間転写体８の上方位置には、ブラック現像装置７のブラックトナーカートリッジ１３が配設されている。ブラックトナーカートリッジ１３の上方には露光装置１４が配設されている。中間転写体８の下方位置には二次転写ローラ１５が配設され、二次転写ローラ１５の用紙搬送方向下流側には、分離装置１６、搬送ベルト１７、定着装置１８が配設されている。本実施形態では、ブラックトナーのみに磁性トナーが用いられている。
【００１９】
感光体ドラム２は、表面に静電潜像が形成されるものである。帯電装置３は、感光体ドラム２の上方に設置されており、感光体ドラム２を一様に帯電させるための装置である。露光装置１４は、図示しない画像データ入力部から読み取った原稿画像に基づいて、感光体ドラム２上に静電潜像を形成させるための装置である。現像装置４，５，６，７は、静電潜像が形成された感光体ドラム２表面にトナーを供給してトナー像を形成させる装置であって、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応する現像装置である。トナーカートリッジ１０，１１，１２，１３は、同じくイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを供給するものある。中間転写体８は、感光体ドラム２に形成されたトナー像が転写され一時的に保持される転写体の役割を果たしている。転写装置１５は、中間転写体８上のトナー像を用紙に転写するための装置である。分離装置１６は、トナー画像の転写された用紙を中間転写体８から分離するためのものである。搬送ベルト１７は、トナー画像が転写された用紙を定着装置に搬送するためのものである。定着装置１８は、加熱・加圧によってトナー画像を溶解定着させ、転写材にトナー画像を定着させるためのものである。クリーニング装置９は、感光体ドラム２に残留した残留現像剤などの付着物をクリーニングするための装置である。
【００２０】
ここで、クリーニング装置９は、図２に示すように、感光体ドラム２に当接する摺擦ローラ２０と、摺擦ローラ２０を挟んで感光体ドラム２と対向する側に設けられたトナー回収スクリュー２１と、摺擦ローラ２０に関して感光体ドラム２の回転方向下流側に設けられ、感光体ドラム２と摺接するクリーニングブレード２２とで構成されている。また、クリーニング装置７は、感光体ドラム２、帯電装置３等とともに枠体３０の中に配設され、画像形成装置本体１に対して引き出し及び挿入（装着）が可能なユニットを構成している。
【００２１】
摺擦ローラ２０は、感光体ドラム２の表面に当接して、画像形成過程で感光体ドラム２の表面に付着したイオン生成物を摺擦研磨するためのものである。図３に示すように、摺擦ローラ２０は、軸の芯金部２０ａと、芯金部２０ａの周りに形成され、感光体ドラム２０の表面に摺擦する弾性部材２０ｂから構成されており、芯金部２０ａは磁界を発生させる部材で構成されている。ここでは、磁性ステンレス（ＳＵＳ）材を用いている。また、弾性部材２０ｂは、ウレタン発泡材を用いており、そのセル数は５０〜１００／inchである。本実施形態において、摺擦ローラ２０の芯金部２０ａは、中心部２０１の直径が両端部２０１ａ，２０１ｂの直径より大きい構成となっている。また、摺擦ローラ２０は、図４に示すように、その長手方向が感光体ドラム２の軸に沿って感光体ドラム２の表面に当接されており、その両端部は図示しないバネなどにより感光体ドラム２の表面に圧接されている。
【００２２】
次に、画像形成の動作について説明する。画像形成時は、帯電装置３によって感光体ドラム２に帯電が行われた後、露光装置１４によって露光が行われ、感光体ドラム２上に静電潜像が形成される。感光体ドラム２が回転して最初色であるイエロー現像装置４の現像位置に達すると、イエローに対応した静電潜像が現像装置４でトナー画像化され、感光体ドラム２表面にイエローに対応したトナー画像が形成される。このような動作が他の色、マゼンタ、シアン、ブラックに関しても行われる。感光体ドラム２の表面上に形成された各色のトナー像は順次中間転写体８に転写されることによって、中間転写体８上にフルカラーのトナー像が形成される。その後、転写装置１５に印加された転写バイアスにより、タイミングを合わせて図示しない給紙部から転写位置まで搬送された転写材１９にフルカラーのトナー像が転写される。フルカラーのトナー像が転写された転写材は分離装置１６によって中間転写体８から分離され、搬送ベルト１７によって定着装置１８に搬送される。さらに転写材１９に転写されたフルカラーのトナー像は、定着装置１８による加熱・加圧によって転写材に定着され、転写材は排紙部４０に排出される。上述の画像形成過程において、帯電装置３の放電によりオゾンが発生し、このオゾンの酸化作用でＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が発生して、感光体ドラム２の表面に付着する。感光体ドラム２はａ−Ｓｉ系感光体であるため、クリーニングブレード２２のみではＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物を除去しがたい。そこで、摺擦ローラ２０により感光体ドラム２の表面を研磨摺擦する必要がある。
【００２３】
次に、摺擦ローラ２０により感光体ドラム２の表面を研磨摺擦する動作について説明する。感光体ドラム２に残留した残留トナーは、クリーニング装置９の摺擦ローラ２０の位置に運ばれる。ここで、トナー中には、磁性粉と研磨剤である酸化チタンが添加されており、摺擦ローラ２０を感光体ドラム２の表面に当接する際、この酸化チタンにより感光体ドラム２の表面が研磨される。また、摺擦ローラ２０の芯金部２０ａの磁性ＳＵＳ材により磁界が発生し、磁性粉と研磨剤が添加されたトナーが摺擦ローラ２０の表面に引き寄せられる。これらのトナーを研磨剤として、摺擦ローラ２０の表面に形成された弾性摺擦部材２０ｂにより感光体ドラム２表面を研磨摺擦し、感光体ドラム２の表面に付着した付着物のクリーニングを行うことができる。そのため、低印字状態が続いて摺擦ローラ２０へのトナー供給量が不足した場合でも、残留トナーを有効に利用することができ、研磨剤としてのトナーをわざわざ補充する必要がない。したがって、トナーの消費量を増加しないで、長時間研磨効果を維持することが可能となる。
【００２４】
また、この装置では、芯金部２０ａの形状は、軸の長手方向において、中心部２０１の直径が両端部２０１ａ，２０１ｂの直径より大きく設定することにより、芯金部の中心部２０１に発生する撓みの影響を抑えることができる。実験によると、図５に示すように、中心部２０１の直径が両端部２０１ａ，２０１ｂの直径より大きく設定した場合、摺擦ローラ２０の軸の中心部と両端部における感光体ドラム表面に対する研磨力の均一化できることを示している。
【００２５】
さらに、この装置では、図７に示すように、摺擦ローラ２０の両端部の軸受２５に円筒状の永久磁石で構成された磁気シール２４を設けている。摺擦ローラ２０の両端部は軸受２５により回転自在に保持されている。また、摺擦ローラの芯金部２０ａも磁界を発生させる部材で構成されている。このような磁気シール部材２４は、摺擦ローラ２０との対向面が着磁されており、各々磁力線に沿って形成されるトナーの穂立ちによる磁気ブラシによって、軸受部２５にトナーが進入することを抑制することができる。したがって、摺擦ローラ２０の両端部からトナーが外部に漏出して、装置本体内部に飛散することを抑制することができる。また、摺擦ローラ２０の両端部の軸受２５にトナーが進入することにより、摺擦ローラ２０の回転トルクが上昇することを防ぐことができる。
【００２６】
［本実施形態の効果］
本実施形態では、摺擦ローラ２０の芯金部２０ａが磁界を発生させる部材で構成されている。ここでは、芯金部２０ａから発生した磁界によりトナーが摺擦ローラ２０の表面に引き寄せられ、これらのトナーを研磨剤として軸の周りに形成された弾性摺擦部材２０ｂにより感光体ドラム２表面を研磨摺擦して、感光体ドラム２の表面に付着した付着物のクリーニングを行うことができる。したがって、低印字率画像が長期間続けられたために未転写トナーが少ない場合でも、研磨剤としてのトナー不足をわざわざ補充する必要がなく、トナーの消費量を節約することができる。
【００２７】
また、この装置では、芯金部２０ａの形状は、軸の長手方向において、中心部２０１の直径が両端部２０１ａ，２０１ｂの直径より大きく設定することにより、芯金部の中心部２０１に発生する撓みの影響を抑えることができる。したがって、中心部２０１と両端部２０１ａ，２０１ｂにおける感光体ドラム２の表面に対する研磨力の均一化を図ることができ、装置全体の寿命を延長させることができる。さらに、摺擦ローラ２０の軸中心部の研磨力向上を図るため圧接力を上げる必要がなくなり、感光体ドラム２の回転に大きな負荷変動が生じなくなるため、感光体ドラム２の回転ムラによる画像劣化の発生を抑えることができる。
【００２８】
本実施形態では、カラー画像形成装置を採用しているが、モノクロ画像形成装置にも本発明を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態が採用されたカラー画像形成装置の概要図。
【図２】クリーニング装置の概要図。
【図３】摺擦ローラの断面図。
【図４】摺擦ローラと感光体ドラムの位置関係図。
【図５】感光体ドラム上の圧力分布図
【図６】従来技術における感光体ドラム上の圧力分布図
【図７】摺擦ローラ軸端部の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  カラー画像形成装置
２  感光体ドラム
９  クリーニング装置
２０  摺擦ローラ
２０ａ  芯金部
２０ｂ  弾性摺擦部材
２２  クリーニングブレード
２４  磁気シール
２５  軸受
２０１  軸芯金中心部
２０１ａ，２０１ｂ  軸芯金両端部
【図１】
2006017850.tif 000003
【図２】
2006017850.tif 000004
【図３】
2006017850.tif 000005
【図４】
2006017850.tif 000006
【図５】
2006017850.tif 000007
【図６】
2006017850.tif 000008
【図７】
2006017850.tif 000009